Виды магнетиков

Классификация магнетиков. Ферромагнетизм. Магнитное поле в веществе.

По аналогии с электрическим полем, для магнитного поля также вводится величина, характеризующая магнитное поле в веществе, и называемая напряженностью магнитного поля.

Несмотря на внешнее сходство формул, является аналогом , а аналогом . — магнитная проницаемость среды, характеризующая магнитные свойства вещества.

Магнитные свойства вещества впервые были объяснены с помощью гипотезы Ампера. Согласно гипотезе Ампера, внутри вещества протекают круговые токи, обладающие собственным магнитным моментом. После открытия строения атома, стало понятно, что данные круговые токи, образованные электронами, движущимися по орбитам внутри атома.

Внешнее магнитное поле оказывает ориентирующее воздействие на магнит­ные моменты (рамка с током в магнитном поле). Следовательно, на внешнее магнитное поле внутри вещества, накладывается собственное магнитное поле электронных контуров с током. Под действие внешнего поля, магнитные моменты молекул приобретают преимущест­венную ориентацию в одном направлении, вследствие чего магнетик намагничивается – его суммарный магнитный момент становится . Магнитные поля отдельных моментных токов не компенсируют друг друга и возникает поле.

Намагниченность , где

— малый объем в окрестности данной точки,

— магнитный момент отдельной молекулы.

где, — магнитная восприимчивость.

Теорема о циркуляции вектора .

Циркуляция вектора напряженности магнитного поля по некоторому кон­туру, равна алгебраической сумме макроскопических токов, охватываемых этим конту­ром.

= 1 + — магнитная проницаемость вещества.

Магнетики – вещества, которые при внесении во внешнее поле, изменяются так, что сами становятся источниками дополнительного магнитного поля. Намагниченное вещество создает поле ,  — внешнее поле.

Тогда результирующее поле: =+

Существуют различные типы намагничивания. Все магнетики подразделяются на диа -, пара -, ферро -, и ферримагнетики. Под действием магнитного поля все эле­менты объема приобретают магнитный момент.

1) При внесении во внешнее магнитное поле в атомах и молекулах движение электро­нов изменяется так, что образуется определенным образом ориентированный круговой ток, характеризующийся магнитным моментом. Т.е. молекулы при внесении в магнит­ное поле приобретают индуцированный магнитный момент, и становится источником дополнительного поля т.е. вещество намагничивается. Такие вещества диамагнетики.

2) Движение электронов таково, что молекулы обладают магнитным моментом в отсут­ствии магнитного поля. При внесении такого магнетика во внешнее поле, постоянные магнитные моменты отдельных молекул переориентируются в направлении внешнего поля, в результате чего образуется преимущественное направление моментов. Такие вещества парамагнетики.

3) Намагничивание ферромагнетиков связано с тем, что электроны обладают магнит­ным моментом, находящимся в определенном соотношении с их механическим момен­тов – спином.

Различные механизмы намагничивания приводят к разным зависимостям от :

1.У диамагнетиков , и т.е. диамагнетик ослабевает внешнее поле. ~10^-5 Диамагнетизм имеется у всех веществ.

2. У парамагнетиков , и . Парамагнетизм усиливает поле. ~10^-3

3. У ферромагнетиков , 1. У них имеется остаточная намагниченность, т.е. намагниченность образца сохраняется и после того, как внешнее поле стало равно нулю.

Вопросы для самоконтроля

1) Какова первопричина возникновения э.д.с. индукции в замкнутом проводящем контуре? Перечислите конкретные случаи возникновения индукционного тока.

2) От чего и как зависит э.д.с. индукции, возникающая в контуре?

3) Сформулируйте закон электромагнитной индукции.

4) Сформулируйте правило Ленца.

5) Какая физическая величина, выражается в генри? Дайте определение генри.

6) От чего зависит взаимная индуктивность двух контуров?

7) Что происходит с энергией магнитного поля в проводнике при выключении тока?

8) Магнитные восприимчивость и проницаемость. Классификация магнетиков.

9) Природа диамагнетизма и парамагнетизма, ферромагнетики.

10) Сформулируйте теорему о циркуляции вектора H.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1. Детлаф, А.А. Курс физики учеб. пособие / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский.-7-е изд. Стер.-М.: ИЦ «Академия».-2008.-720 с.

2. Савельев, И.В. Курс физики: в 3т.: учеб.пособие/И.В. Савельев.-4-е изд. стер. – СПб. . М. Краснодар: Лань.-2008

Т.2: Электричество. Колебания и волны. Волновая оптика. – 480 с.

3. Трофимова, Т.И. курс физики: учеб. пособие/ Т.И. Трофимова.- 15-е изд., стер.- М.: ИЦ «Академия», 2007.-560 с.

Дополнительная

1. Фейнман, Р. Фейнмановские лекции по физике / Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс.– М.: Мир.

Т.1. Современная наука о природе. Законы механики. – 1965. –232 с.

Т. 2. Пространство, время, движение. – 1965. – 168 с.

Т. 3. Излучение. Волны. Кванты. – 1965. – 240 с.

2. Берклеевский курс физики. Т.1,2,3. – М.: Наука, 1984

Т. 1. Китель, Ч. Механика / Ч. Китель, У. Найт, М. Рудерман. – 480 с.

Т. 2. Парселл, Э. Электричество и магнетизм / Э. Парселл. – 448 с.

Т. 3. Крауфорд, Ф. Волны / Ф. Крауфорд – 512 с.

3. Фриш, С.Э. Курс общей физики: в 3 т.: учеб. / С.Э. Фриш, А.В. Тиморева.- СПб.: М. . Краснодар: Лань.-2009.

Т. 1. Физические основы механики. Молекулярная физика. Колебания и волны: учебник — 480 с.

Т.2: Электрические и электромагнитные явления: учебник. – 518 с.

Т. 3. Оптика. Атомная физика: учебник– 656 с.